Cómo funcionan las células solares de perovskita y por qué son importantes

El material detrás del revuelo

El silicio ha impulsado la industria solar durante más de medio siglo. Ahora, una clase de cristales con un nombre impronunciable está desafiando ese monopolio. Perovskita no se refiere a una sola sustancia, sino a una familia de materiales que comparten una estructura cristalina específica: la misma disposición ABX₃ observada por primera vez en el mineral titanato de calcio en la década de 1830. En las células solares, el absorbedor de perovskita es típicamente un compuesto de haluro de plomo, diseñado a nivel atómico para capturar la luz solar con una eficiencia excepcional.

Lo que hace que las perovskitas sean tan atractivas es una combinación de propiedades que el silicio no puede igualar por sí solo: una banda prohibida ajustable, una fuerte absorción de luz, una alta movilidad de los portadores de carga y, crucialmente, la capacidad de fabricarse utilizando procesos relativamente simples y de baja temperatura. Las obleas de silicio requieren hornos de alto consumo energético que funcionan a más de 1400 °C. Las películas de perovskita se pueden depositar a partir de una solución líquida, más como imprimir que como fundir.

Cómo una célula de perovskita convierte la luz solar en electricidad

La física es similar a la de cualquier célula fotovoltaica. Cuando un fotón del sol golpea la capa absorbente de perovskita, excita un electrón, creando lo que los físicos llaman un par electrón-hueco. El electrón lleva una carga negativa; el hueco (la vacante que deja atrás) se comporta como una carga positiva. Las capas de contacto selectivas de carga a cada lado del absorbedor separan estos portadores antes de que puedan recombinarse: los electrones fluyen en una dirección, los huecos en la otra, generando una corriente eléctrica utilizable.

Lo que distingue a las perovskitas es lo tolerantes que son. Las células de silicio pierden eficiencia rápidamente cuando el cristal contiene impurezas o defectos estructurales. Las perovskitas son notablemente tolerantes a tales imperfecciones. Una investigación publicada en 2026 descubrió que las redes naturales de paredes de dominio dentro de la red de perovskita actúan como campos eléctricos internos, separando los portadores de carga y permitiendo el transporte de largo alcance incluso en cristales imperfectos, una razón clave por la que las perovskitas rinden por encima de lo esperado durante la fabricación.

Otra ventaja es la ajustabilidad de la banda prohibida. Al modificar la composición química de la perovskita, intercambiando diferentes haluros como yodo, bromo o cloro, los ingenieros pueden ajustar qué longitudes de onda de luz absorbe el material de manera más eficiente. Esto es algo que el silicio simplemente no puede hacer.

La historia de la eficiencia: del 3,8% al 34%

Cuando el químico japonés Tsutomu Miyasaka demostró por primera vez una célula solar de perovskita en 2009, convertía solo el 3,8% de la luz solar en electricidad. Para 2025, las células de perovskita de unión simple habían superado el 27% en condiciones de laboratorio certificadas, un ritmo de mejora récord sin igual por ninguna otra tecnología fotovoltaica en la historia.

La mayor emoción está en las células en tándem, que apilan una capa de perovskita sobre una célula de silicio. Debido a que los dos materiales absorben diferentes partes del espectro solar, un dispositivo en tándem captura más energía de cada fotón. Los tándems de perovskita-silicio han alcanzado eficiencias del 34,85% en entornos de laboratorio, superando cómodamente el techo práctico de una célula solo de silicio (alrededor del 26-27%).

Los productos comerciales no se quedan atrás. La empresa británica Oxford PV comenzó a enviar paneles en tándem con un 24,5% de eficiencia a proyectos a escala de servicios públicos en EE. UU. a finales de 2024. La empresa china UtmoLight anunció un 18,1% de eficiencia a escala de módulo en una línea piloto de 150 MW a principios de 2025, cifras que habrían parecido imposibles hace una década.

Los desafíos que quedan

A pesar de los titulares, la tecnología de perovskita enfrenta tres obstáculos persistentes antes de que pueda reemplazar o complementar significativamente al silicio a escala.

• Durabilidad. Los paneles de silicio suelen tener garantías de 25 años. Las células de perovskita se degradan más rápido, particularmente cuando se exponen a la humedad, el calor y la radiación UV prolongada. Las técnicas de encapsulación están mejorando rápidamente, pero los datos de campo a largo plazo aún son escasos.
• Toxicidad del plomo. La mayoría de las perovskitas de alta eficiencia contienen plomo. Un panel roto podría filtrar plomo al suelo o al agua, lo que generaría preocupaciones regulatorias y ambientales. Los investigadores están explorando alternativas sin plomo que utilizan estaño o bismuto, pero estas se quedan significativamente atrás en eficiencia.
• Escalado del laboratorio a la fábrica. Una célula de laboratorio del tamaño de una uña es mucho más fácil de fabricar perfectamente que un módulo comercial de un metro cuadrado. Los paneles comerciales de Oxford PV alcanzan un 24,5% de eficiencia, muy por debajo de su récord de laboratorio certificado del 28,6%, lo que ilustra lo difícil que es mantener el rendimiento a escala.

Por qué esta tecnología es importante para la transición energética

La Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía de EE. UU. ha identificado las perovskitas como un área de investigación prioritaria precisamente porque podrían reducir drásticamente el costo y aumentar la producción de las instalaciones solares. Japón ha establecido un objetivo nacional de 20 gigavatios de electricidad generada por perovskita para 2040.

Si se resuelven los desafíos de durabilidad y toxicidad, y el ritmo de progreso sugiere que eventualmente lo harán, las células solares de perovskita podrían hacer que la energía solar sea más barata, ligera y versátil que nunca. Las películas flexibles de perovskita podrían recubrir superficies curvas, techos de vehículos o fachadas de edificios a las que los paneles rígidos de silicio no pueden llegar. En un mundo que se apresura a descarbonizar su suministro de energía, ese tipo de flexibilidad puede resultar tan valioso como las propias ganancias de eficiencia.